CN114609970A - 数控机床轴线运动的位置监控方法、监控装置及存储介质 - Google Patents

数控机床轴线运动的位置监控方法、监控装置及存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种数控机床轴线运动的位置监控方法、监控装置及存储介质，包括以下步骤：对数控机床轴线运动的位置进行检测，当其到达编程目标位置时，记录时间为T1；当其到达目标位置公差下限时，记录时间为T2；将T2与预设的时间T3比较，若T2>T3,则发出停止机床运动的指令；若T2<T3，则比较T3时数控机床轴线运动的实际位置与目标位置，如果在目标位置的公差范围内，则判断为工作正常，若在目标位置的公差范围外，则发出停止机床运动的指令。本发明能够实时对数控机床轴的位置进行监控，判断数控机床是否存在故障以及故障对应产生的原因，有针对性的解决故障，提高了后续生产的效率以及产品的质量，检测方法简便快捷。

Description

数控机床轴线运动的位置监控方法、监控装置及存储介质
技术领域
本发明属于机床检测技术领域，尤其涉及一种数控机床轴线运动的位置监控方法、监控装置及计算机可读存储介质。
背景技术
制造业是国之根本，而数控机床是当前制造业最为核心的智能制造装备之一，其加工精度从根本上决定了最终产品的性能与质量。数控机床的加工精度受多方面因素影响，例如：控制系统、机床的机械结构、测量及传感系统等。
其中机床的机械结构也是近年来研究比较多的，随着频繁的加工作业，机床的机械结构可能会发生变化，例如轴承、导轨会发生磨损，从而导致作业摩擦增加，进而导致运动轴的位置跟踪滞后现象；此外，电子元器件也会发生老化的现象，导致控制系统、测量传感系统存在误差，从而影响加工作业精度。因此需要监控机床的机械结构是否存在发生变化，及时发现故障并解决。
目前，为了保证数控机床正常运转，保障其对部件的加工精度，通常需要对数控机床的工作过程进行监控，而目前主要采用的是周期性的监控方法，并且其主要监控的是一定时间内数控机床轴的位置与预期之间位置之间是否存在误差，进而根据误差进行调整。如发明专利申请号为201510072749.1，名称为“一种数控机床及其调试方法”的专利中通过机床测量系统对机床轴的实际运动位置进行检测；在一定时间内比较机床轴的预设运动位置和机床轴的实际运动位置的差值，比较结果是否属于允许的误差范围，进而判断是否存在误差和故障。
而上述专利中只是在固定时间内比较机床轴的预设运动位置和机床轴的实际运动位置之间的差值，若此差值超过误差范围，说明存在一定的故障，但是此种方案不能精准的找出产生故障的原因，造成生产效率低，生产成本高，其对位置测量系统存在误差问题无法检测出来；并且周期性检测方法费时费力，同时，如果数控机床依然存在问题，在检测之前，就必然已加工出一批质量不合格的零件，有可能造成连锁的不良后果。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种数控机床轴线运动的位置监控方法、监控装置及计算机可读存储介质，以解决现有技术中检测方法费时费力、检测精度和准确性差的问题。
本发明实施例的第一方面提供了一种数控机床轴线运动的位置监控方法，包括：
(1)控制数控机床主轴以预期速度和加速度运动，通过位置测量系统对数控机床轴线运动的位置进行检测；
(2)当数控机床轴线运动的位置到达编程目标位置时，记录时间为T1；当数控机床轴线运动的位置到达目标位置公差下限时，记录时间为T2；
(3)将记录的时间T2与预先设定的时间参数T3进行比较，若T2>T3,则判断为机床出现故障，发出停止机床运动的信号；若T2<T3，则进入下一步；
(4)监测T3时刻数控机床轴线运动的实际位置，并与目标位置进行比较，如果在目标位置的公差范围内，则判断为工作正常，若T3时刻数控机床轴线运动的实际位置超出目标位置的公差上限，则判断为运动轴位置控制发生超调；若T3时刻数控机床轴线运动的实际位置低于目标位置的公差下限，则判断为运动轴位置控制发生振动，发出停止机床运动的指令。
本发明实施例的第二方面提供了一种监控装置，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述所述方法的步骤。
本发明实施例的第三方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述所述方法的步骤。
本发明提供的数控机床轴线运动位置监控方法，可以有效检测位置控制器是否正常工作，识别以下问题：
a.运动轴是否存在机械变化，例如由于轴承或导轨磨损导致摩擦增加；
b.运动轴的位置测量系统是否存在误差。
有益效果：本发明通过监测时间和机床轴线运动的位置反馈是否在目标位置的公差范围内，能够实时对数控机床轴的位置进行监控，判断数控机床是否存在故障以及故障对应产生的原因，有针对性的解决故障，提高了后续生产的效率以及产品的质量，检测方法简便快捷。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提出的一种数控机床轴线运动的位置监控方法的流程图；
图2为本发明提出的一种数控机床轴线运动的位置监控方法第一实施例的流程示意图。
图3为本发明提出的一种数控机床轴线运动的位置监控方法的时间和位置关系图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
如图1所示，本发明实施例中，首先控制数控机床主轴以预期速度和加速度运动，通过位置测量系统对数控机床轴线运动的位置进行检测；当数控机床轴线运动的位置到达编程目标位置时，记录时间为T1；当数控机床轴线运动的位置到达目标位置公差下限时，记录时间为T2；将记录的时间T2与预先设定的时间参数T3进行比较，若T2>T3，则判断为位置跟踪滞后，发出停止机床运动的信号；若T2<T3，则监测T3时刻数控机床轴线运动的实际位置，并与目标位置进行比较，如果在目标位置的公差范围内，则判断为工作正常，若T3时刻数控机床轴线运动的实际位置超出目标位置的公差上限，则判断为运动轴位置控制发生超调；若T3时刻数控机床轴线运动的实际位置低于目标位置的公差下限，则判断为运动轴位置控制发生振动，发出停止机床运动的指令。
在本发明实施例中，流程的执行主体为终端设备，该终端设备包括但不限于笔记本电脑、计算机、服务器、平板电脑以及智能手机等具有软件开发功能的终端设备。特别地，该终端设备执行本发明实施中的流程时能够用于为原生应用提供桌面应用的承载功能或前端界面的展示，为桌面应用提供界面组装框架。
图2为本发明的软件开发方法的第一实施例的流程示意图，详述如下：
S101，控制数控机床主轴以预期速度和加速度运动，通过位置测量系统对数控机床轴线运动的位置进行检测。
S102，当数控机床轴线运动的位置到达编程目标位置时，记录时间为T1；当数控机床轴线运动的位置到达目标位置公差下限时，记录时间为T2。
在本实施例中，当数控机床轴线运动的位置到达编程目标位置时，判断为位置运动检测开始，记录时间为T1；当位置反馈到达目标位置公差下限时，判断为位置运动检测结束，记录时间为T2。
S103，将记录的时间T2与预先设定的时间参数T3进行比较，若T2>T3,则判断为机床出现故障，发出停止机床运动的信号；若T2<T3，则进入下一步。
在本实施例中，时间参数T3是数控机床在预期状态下处于目标位置的公差范围内所需的时间；若T2>T3，则判断为位置跟踪滞后，发出故障报警，生成错误消息，并发出停止轴运动以及相关组合轴运动的指令，分析错误信息的原因并纠正，重置数控机床控制器。
S104，监测T3时刻数控机床轴线运动的实际位置，并与目标位置进行比较，如果在目标位置的公差范围内，则判断为工作正常，若在目标位置的公差范围外，则判断为位置测量系统存在误差，发出停止机床运动的指令。
图3为本发明数控机床轴线运动的位置监控方法的时间和位置关系图，图中显示的为机床正常工作时，各时刻数控机床轴线运动的实际位置与目标位置的关系，T3时刻数控机床轴线运动的实际位置在目标位置的公差范围内。
在本实施例中，T3时刻数控机床轴线运动的实际位置超出目标位置的公差上限，则判断为运动轴位置控制发生超调，发出停止机床运动的指令，分析错误信息的原因并纠正，重置数控机床控制器；T3时刻数控机床轴线运动的实际位置低于目标位置的公差下限，则判断为运动轴位置控制发生振动，发出停止机床运动的指令，分析错误信息的原因并纠正，重置数控机床控制器。
上述所述根据错误信息分析故障原因的结果如下表1。
表1故障原因分析表
Figure BDA0002823090870000051
Figure BDA0002823090870000061
本发明采取上述监控方法，能够实时对数控机床轴的位置进行监控，判断数控机床是否存在故障以及故障对应产生的原因，有针对性的解决故障，监控方法简便快捷，保证产品的加工质量，提高了后续生产的效率以及产品的质量。
本发明提供的一种数控机床轴线运动的位置监控方法，可以有效检测位置控制器是否正常工作，识别以下问题：
a.运动轴是否存在机械变化，例如由于轴承或导轨磨损导致摩擦增加；
b.运动轴的位置测量系统是否存在误差。
本发明实施例中，还提供了一种监控装置，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述实施例的数控机床轴线运动的位置监控方法的步骤。
示例性的，所述计算机程序可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器中，并由所述处理器执行，以完成本发明。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序在所述监控装置中的执行过程。
所称处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
所述存储器可以是所述终端设备的内部存储单元，例如终端设备的硬盘或内存。所述存储器也可以是所述终端设备的外部存储设备，例如所述终端设备上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述存储器还可以既包括所述终端设备的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器用于存储所述计算机程序以及所述终端设备所需的其他程序和数据。所述存储器还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述实施例的数控机床轴线运动的位置监控方法的步骤。
所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读存储介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random AccessMemory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种数控机床轴线运动的位置监控方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)控制数控机床主轴以预期速度和加速度运动，通过位置测量系统对数控机床轴线运动的位置进行检测；
(2)当数控机床轴线运动的位置到达编程目标位置时，记录时间为T1；当数控机床轴线运动的位置到达目标位置公差下限时，记录时间为T2；
(3)将记录的时间T2与预先设定的时间参数T3进行比较，若T2>T3,则判断为机床出现故障，发出停止机床运动的信号；若T2<T3，则进入下一步；
(4)监测T3时刻数控机床轴线运动的实际位置，并与目标位置进行比较，如果在目标位置的公差范围内，则判断为工作正常，若在目标位置的公差范围外，则判断为位置测量系统存在误差，发出停止机床运动的指令。
2.根据权利要求1所述的一种数控机床轴线运动的位置监控方法，其特征在于，所述步骤(2)中，当数控机床轴线运动的位置到达编程目标位置时，判断为位置运动检测开始，记录时间为T1；当位置反馈到达目标位置公差下限时，判断为位置运动检测结束，记录时间为T2。
3.根据权利要求1所述的一种数控机床轴线运动的位置监控方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述时间参数T3是数控机床在预期状态下处于目标位置的公差范围内所需的时间。
4.根据权利要求1所述的一种数控机床轴线运动的位置监控方法，其特征在于，所述步骤(3)中，若T2>T3，则判断为位置跟踪滞后。
5.根据权利要求1所述的一种数控机床轴线运动的位置监控方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述发出停止机床运动的指令的具体操作为：发出故障报警，生成错误消息，并发出停止轴运动以及相关组合轴运动的指令。
6.根据权利要求1所述的一种数控机床轴线运动的位置监控方法，其特征在于，所述步骤(4)中，所述T3时刻数控机床轴线运动的实际位置超出目标位置的公差上限，则判断为运动轴位置控制发生超调；T3时刻数控机床轴线运动的实际位置低于目标位置的公差下限，则判断为运动轴位置控制发生振动。
7.根据权利要求1所述的一种数控机床轴线运动的位置监控方法，其特征在于，所述步骤(4)中，所述发出停止机床运动的指令的具体操作为：发出故障报警，生成错误消息，并发出停止轴运动以及相关组合轴运动的指令。
8.根据权利要求1所述的一种数控机床轴线运动的位置监控方法，其特征在于，所述步骤(3)和(4)中机床出现故障，停止机床运动后，还包括以下步骤：分析错误信息的原因并纠正，重置数控机床控制器。
9.一种监控装置，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至8任一项所述方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至8任一项所述方法的步骤。
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